Usaha dan Energi

1
USAHA dan ENERGI
KELAS XI SEMESTER 1
2
USAHA dan ENERGI
KELAS XI SEMESTER 1
Usaha dan energi
3
STANDAR KOMPETENSI 1. Menganalisis gejala alam
dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda
titik
KOMPETENSI DASAR 1.5 Menganalisis hubungan
antara usaha, perubahan energi dengan hukum
kekekalan energi mekanik
INDIKATOR 1. Menguraikan hubungan antara
usaha, gaya, dan perpindahan 2. Menghitung besar
energi potensial (gravitasi dan pegas) dan energi
kinetik 3. Menerapkan hubungan antara usaha dan
energi kinetik 4. Menerapkan hubungan antara
usaha dengan energi potensial 5. Menganalisis
bentuk hukum kekekalan energi mekanik
Usaha dan energi
4
Mengapa mobil jeep ini mampu menarik sebuah
beban yang sangat berat ???
karena adanya usaha.
Apa yang dimaksud dengan usaha ?
5

• DEFINISI
• Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F
  dengan perpindahan s.
• Keterangan
• F gaya (N)
• s perpindahan yang dilakukan (m)
• sudut yang dibentuk oleh gaya dan
  perpindahan.(0)
• Satuan SI dari kerja newton.meter joule (J)

6
Satuan Dari usaha
7
Teorema Usaha -Energi Dan Energi Kinetik
8

• Kebanyakan orang mengharapkan hasil ketika ia
  melakukan kerja.
• Tetapi dalam Fisika, hasil diperoleh ketika
  resultan gaya melakukan kerja pada suatu benda.
• Hasil tersebut merupakan perubahan energi kinetik
  dari benda tersebut.

9
ENERGI KINETIK

• Definisi
• Energi kinetik dari suatu benda dengan massa m
  dan laju v, diberikan oleh
• Satuan SI dari Energi Kinetik adalah
• joule (J)

10
TEOREMA USAHA-ENERGI

• Ketika resultan gaya melakukan kerja W pada
  suatu benda, energi kinetik dari benda tersebut
  berubah dari keadaan awal EK0 ke keadaan akhir
  KEf, Perbedaan antara kedua nilai ini sama dengan
  kerja yang dilakukan

11
USAHA OLEH ENERGI KINETIK
12
ENERGI POTENSIAL GRAVITASI

• Definisi
• Energi Potensial Gravitasi (EP) adalah energi
  yang dipunyai oleh benda dengan massa m yang
  bergantung pada posisi relatif terhadap permukaan
  bumi. Posisi benda tersebut diukur pada
  ketinggian h yang relatif terhadap suatu titik
  acuan

13
Energi Mekanik Total
14
ENERGI MEKANIK TOTAL

• Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi telah
  memberikan kesimpulan bahwa suatu benda dapat
  mempunyai dua jenis energi energi kinetik dan
  energi potensial gravitasi.
• Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal
  dengan energi mekanik total E, sehingga
• E EK EP
• Teorema kerja-energi dapat dituliskan dalam
  bentuk energi mekanik total
• Wnc Ef E0

15
Kekekalan Energi Mekanik

• Jika tidak ada kerja yang dilakukan oleh gaya
  non-konservatif, atau Wnc 0, maka
• Ef E0
• (½mvf2 mghf) (½mv02 mgh0)
• Atau energi mekanik total bernilai konstan
  sepanjang lintasan antara titik awal dan akhir,
  atau tidak ada perubahan dari nilai awalnya E0.

16
Contoh Roller Coaster Raksasa

• Satu dari yang tercepat diantara roller coaster
  di dunia adalah Magnum XL-200 di Cedar Point Park
  in Sandusky, Ohio (seperti gambar). Kereta
  seakan-akan jatuh dari ketinggian 59,4 m.
  Asumsikan bahwa coaster ini memiliki kecepatan
  yang mendekati nol ketika berada di puncak.
  Abaikan gesekan dan tentukan kecepatan kereta
  tepat ketika berada di bawah.

17
PENYELESAIAN

• Gaya normal tegak lurus arah gerak sehingga tidak
  ada kerja yang dilakukan. Gesekan diabaikan,
  sehingga Wnc 0 J.
• Gunakan hukum kekekalan energi mekanik, sehingga

18
DAYA

• Definisi
• Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan
  dari kerja W yang dilakukan dan diperoleh dengan
  membagi W dengan waktu yang diperlukan untuk
  melakukan kerja tersebut.
• Satuan SI untuk Daya adalah joule/detik
• watt (W)

19
Tabel Satuan dari Daya
20
BENTUK LAIN DARI DAYA

• Daya dapat pula didefinisikan sebagai perubahan
  dari energi dibagi dengan waktu.
• Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran
  skalar, maka daya juga merupakan besaran skalar.
• Karena W Fs maka daya rata-rata juga dapat
  dituliskan sebagai berikut

21
LATIHAN SOAL

• 1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 50 N
  sewaktu menarik beban seperti gambar pada sudut
  45ºsejauh 10 m adalah (J)

1. 100
2. 150v2
3. 200 v2
4. 250 v2
5. 500

22
JAWABAN BENAR
Penyelesaian D W F x s cos ? 50 x 15 cos
450 250 v2
SOAL SELANJUTNYA
23
JAWABAN SALAH
Silakan coba lagi
24
2. ANGKAT BEBAN

• Atlet angkat berat sedang mengangkat barbel
  dengan berat 710 N. Pada gambar b ia mengangkat
  beban sejauh 0,65 m di atas dadanya. Pada gambar
  c ia menurunkannya dedngan jarak yang sama. Beban
  dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan yang
  sama. Besar usaha yang dilakukan pada barbel
  ketika diangkat adalah

1. 460 J
2. - 460 J
3. 300 J
4. -350 J
5. 280 J

25
JAWABAN BENAR

• Penyelesaian A
• Barbel diangkat dan diturunkan dengan kecepatan
  yang sama, sehingga kondisinya adalah setimbang.
  Konsekwensinya, gaya F yang dikerjakan oleh atlet
  haruslah seim-bang dengan berat dari barbel
  tersebut, sehingga F 710 N
• Kerja ketika beban dinaikkan

26
JAWABAN SALAH
Silakan coba lagi
27
3. Berdasarkan soal no. 2 besar usaha yang
dilakukan pada barbel ketika diangkat adalah

1. 460 J
2. - 460 J
3. 300 J
4. -350 J
5. 280 J

28
JAWABAN BENAR

• Penyelesaian B
• Barbel diangkat dan diturunkan dengan kecepatan
  yang sama, sehingga kondisinya adalah setimbang.
  Konsekwensinya, gaya F yang dikerjakan oleh atlet
  haruslah seim-bang dengan berat dari barbel
  tersebut, sehingga F 710 N
• Kerja ketika beban diturunkan adalah

29
JAWABAN SALAH
Silakan coba lagi
30
REFERENSI
1. Ekowati, Evelyn. 2007. Fisika untuk SMA
kelas XI Program Ilmu Alam. Surakarta Penerbit
CV. Haka MJ. 2. Kanginan, Martin. 2007. Fisika
untuk SMA Kelas XI Semester 1. Jakarta Penerbit
Erlangga 3. Kanginan, Martin. 2007. Seribu
Pena untuk SMA Kelas XI. Jakarta Penerbit
Erlangga 4. http//www.google.co.id/imglanding
?qgambar usaha dan energi.
31
PENYUSUN
Nama Novita Pratama, s. Pd Instansi Sma
Negeri 2 arga makmur Website www. Sman2arma.com
EDITOR
Nama Nur Samsudin, S. Pd.Fis. Email
samfispbg_at_yahoo.com